高一物理人教版必修1課時(shí)練習(xí)4-2實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系

二十一實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(25分鐘50分)1．(8分)如圖所示，在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，若1、2兩個(gè)相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開(kāi)夾子后經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間兩車的位移分別為x1、x2，則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，有()A.當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x1＝2xB．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x2＝2xC．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x1＝2D．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x2＝2【解析】選A。題中m1和m2是車中砝碼的質(zhì)量，決不能認(rèn)為是小車的質(zhì)量。本題中只說(shuō)明了兩小車是相同的，并未告訴小車的質(zhì)量是多少。當(dāng)m1＝m2時(shí)，兩車加砝碼質(zhì)量仍相等，若F1＝2F2，則a1＝2a2，由x＝eq\f(1,2)at2得x1＝2x2，故A項(xiàng)對(duì)，B項(xiàng)錯(cuò)；若m1＝2m2時(shí)，無(wú)法確定兩車加砝碼后的質(zhì)量關(guān)系，兩小車的加速度關(guān)系也就不清楚。故無(wú)法斷定兩車的位移關(guān)系，C、D2．(12分)甲、乙、丙三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別采用如圖(甲)、(乙)、(丙)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合力成正比”這一物理規(guī)律。已知他們使用的小車完全相同，小車的質(zhì)量為M，重物的質(zhì)量為m，試回答下列問(wèn)題：(1)甲、乙、丙實(shí)驗(yàn)中，必須平衡小車和長(zhǎng)木板之間的摩擦力的實(shí)驗(yàn)小組是__________。A．甲、丙B．甲、乙C．甲、乙、丙(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須滿足“M遠(yuǎn)大于m”的實(shí)驗(yàn)小組是__________。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，甲、乙、丙三組同學(xué)的操作均完全正確，他們作出的a-F圖線如圖(丁)中A，B，C所示，則甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的圖線依次是____________，__________，__________?！窘馕觥?1)(甲)、(乙)、(丙)三個(gè)圖小車與長(zhǎng)木板之間都有摩擦力，為保證小車受到的拉力就是所受的合力，所以都需要平衡摩擦力，故C正確。(2)(乙)、(丙)兩圖細(xì)線上的力由彈簧測(cè)力計(jì)和力傳感器直接讀出，不需要用重物的重力代替，所以不需滿足M?m；(甲)圖用重物的重力代替細(xì)線的拉力，必須滿足M?m。(3)(甲)圖用重物的重力代替細(xì)線的拉力，需滿足M?m，隨著m的增大，不滿足M?m時(shí)，圖像出現(xiàn)彎曲，所以甲組對(duì)應(yīng)的是C；(乙)圖中拉力等于重物和傳感器的重力之和，(丙)圖中拉力等于重物的重力，則m乙>m丙，所以拉力相等時(shí)，加速度a乙>a丙，從而判斷乙組對(duì)應(yīng)A，丙組對(duì)應(yīng)B。答案：(1)C(2)甲(3)CAB3．(14分)某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究加速度與力的關(guān)系”。他們將拉力傳感器固定在小車上記錄小車靜止時(shí)受到拉力的大小，下面按照甲圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，t＝0時(shí)，小車處于甲圖所示的位置。(1)該同學(xué)按甲圖完成實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)指出至少一處錯(cuò)誤：________________________。(2)圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的某部分，選取A、B、C、D、E計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出)，AC間的距離為_(kāi)_________cm。(3)若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50Hz，則小車的加速度大小為_(kāi)_________m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)該實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤之處：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源接了直流電；小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)；實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦阻力。(2)AC間的距離為3.10cm。(3)根據(jù)Δx＝aT2，運(yùn)用逐差法得：a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(（10.10－3.10－3.10）×10－2,4×0.01)m/s2＝0.98m/s2。答案：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源接了直流電；小車釋放時(shí)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)；實(shí)驗(yàn)前未平衡摩擦阻力(2)3.10(3)0.984．(16分)(2021·麗水高一檢測(cè))某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲裝置進(jìn)行相關(guān)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。(1)將一條紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)紙帶有圖乙兩種穿法，你認(rèn)為_(kāi)_________邊的穿法正確(選填“左”或“右”)。(2)利用該裝置進(jìn)行“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，得到如圖丙所示的紙帶，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，sAB＝4.22cm，sBC＝4.65cm，sCD＝5.08cm，sDE＝5.49cm，sEF＝5.91cm，sFG＝6.34cm，則小車在B的速度為_(kāi)_______m/s，加速度為_(kāi)_______m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)如圖所示，用該裝置進(jìn)行“用阻力補(bǔ)償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)改變重物的質(zhì)量來(lái)改變小車的合外力，則該小組同學(xué)實(shí)驗(yàn)前__________(選填“需要”或“不需要”)墊高軌道以平衡小車的摩擦力；重物質(zhì)量m和小車質(zhì)量M之間____________(選填“需要”或“不需要”)滿足m遠(yuǎn)小于M?！窘馕觥?1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶應(yīng)放在墨粉盤下面，由題圖乙所示可知左邊的穿法是正確的。(2)所用交流電的頻率為50Hz，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)間間隔是0.02s，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t＝0.02×5s＝0.1s，小車在B的速度近似等于小車在AC間的平均速度，則vB＝eq\f(sAB＋sBC,2t)＝eq\f(（4.22＋4.65）×10－2,2×0.1)m/s≈0.44m/s；由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論Δx＝at2可知，小車的加速度a＝eq\f(sDE－sAB＋sEF－sBC＋sFG－sCD,9t2)＝eq\f(（5.49－4.22＋5.91－4.65＋6.34－5.08）×10－2,9×0.12)m/s2≈0.42m/s2；(3)“用阻力補(bǔ)償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，為使